Читайте также:
|
Технологический процесс формования металлических порошковв пористых адсорбирующих формах включает в себя шесть этапов:
1. Изготовление пористой адсорбирующей формы
2. Подготовка дисперсной фазы и жидкости
3. Приготовление шликера
4. Формование заготовки
5. Извлечение заготовки из формы
6. Сушка заготовки
1. Для изготовления формы используют любой материал, обладающий достаточной прочностью и способностью поглощать жидкость из шликера, оставаясь при этом инертным к нему.
На сегодняшний день лучшим материалом для пористых адсорбирующих форм является гипс CaSO4×nH2O, причем "n" может иметь разные значения. Сначала природный гипс CaSO4×2H2O измельчают и прокаливают при температуре 140 – 175 оС, при этом химическая формула меняется на CaSO4×0,5H2O. После этого в измельченный гипс добавляют воду и доводят смесь до консистенции крема, а на одну молекулу сульфата кальция снова приходятся две молекулы воды.
Из полученной смеси различным образом готовят "негативную" форму, часто заливая смесью "позитивные" деревянные модели будущих изделий. Затем форму сушат при температуре 50 – 65 оС в течение 4 – 150 часов. После такой обработки содержание влаги в форме составляет 5 – 10%, что примерно соответствует формуле CaSO4×H2O.
Перед формованием некоторых порошковых материалов на внутренние стенки формы наносят дополнительный антиадгезионный слой из измельченной бумаги, графита, талька, бентонитовой глины и т.п.
К сожалению, гипсовые формы недолговечны. Качественно изготовленная форма выдерживает от 70 до 125 циклов формования, причем свойства получаемых заготовок ухудшаются к концу срока ее службы.
2. Подготовка дисперсной фазы включает в себя получение или выделение порошка заданной дисперсности и формы, что призвано обеспечить максимальную плотность укладки без ухудшения технологических свойств шликера. Крупные порошки дают неустойчивые суспензии и заготовки с пониженной прочностью. Высокодисперсные порошки (обеспечивая шликеру хорошую седиментационную устойчивость, а заготовкам достаточную прочность) имеют низкую скорость набора массы; полученные формовки могут коробиться при спекании из-за анизотропии усадки. Измельчение порошка для шликера целесообразно проводить в жидкости во избежание адсорбции на его поверхности газов, ухудшающих смачивание. В принципе, размол можно вести в той жидкости, которая будет составлять основу жидкой фазы шликера.
Жидкость для приготовления шликера должна очищаться от механических примесей, от растворенных солей, состав и концентрация которых могут меняться в зависимости от времени года. В нее могут добавляться поверхностно-активные вещества, дефлокулянты, препятствующие агломерации частиц (соляная и уксусная кислоты, щелочи).
Помимо воды для приготовления шликера используют и другие жидкости: спирт, четыреххлористый углерод, изобутил уксусной кислоты. Для тяжелых порошков, частицы которых быстро осаждаются в воде, применяют вязкие среды: водные растворы альгинатов аммония или натрия, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилацетат.
3. Шликер готовят одностадийным, двустадийным способами, а также способом предельного насыщения с добавлением зернистого наполнителя.
По одностадийному способу, считающемуся наиболее эффективным, предварительно измельченный порошок подвергают дополнительному мокрому размолу в выбранной дисперсионной среде. По двустадийному способу вначале проводят сухой размол порошка, а затем его смешивание с жидкостью. Недостатками последнего способа, по сравнению с одностадийным, являются меньшее содержание твердой фазы в шликере, пониженная прочность заготовок, бóльшая длительность этапа и повышенная запыленность рабочего пространства.
Тем не менее, двустадийный способ позволяет на стадии перемешивания твердой фазы с дисперсионной жидкостью добавлять крупнозернистый порошок, так называемый "зернистый наполнитель". В результате этого получается шликер, наиболее эффективный при формовании крупногабаритных и толстостенных изделий, поскольку он обеспечивает быстрый набор массы заготовки и меньшую усадку ее при сушке.
4. По одному из способов формование заготовки осуществляют, наливая шликер непрерывной струей в форму и поддерживая постоянным его уровень (наливной способ). Если шликер удаляют из формы через некоторое время, сливая его через край, откачивая через шланг и т.п., то такой способ называется сливным. Разновидностью наливного способа является стержневой способ, когда в форму устанавливают стержень для формирования в заготовке центральной полости.
Наливной способ позволяет получать толстостенные или сплошные заготовки. Если поток шликера будет прерывистым, на стенках формы могут образовываться складки.
Сливной способ обеспечивает получение сравнительно тонкостенных изделий, хотя и с некоторой разнотолщинностью стенок.
Стержневой способ позволяет придать внутренней полости заготовки более правильную форму по сравнению со сливным способом.
Во всех трех способах механизм формирования заготовки одинаковый: осаждение частиц твердой фазы на стенке формы, отбирающей жидкость из шликера за счет диффузионных и капиллярных процессов.
Набор массы – процесс фильтрационный. Его скорость зависит от коэффициентов диффузии (а фактически скоростей движения) жидкой фазы в шликере (V1), формирующейся формовке (V2) и пористой форме (V3).
При V3 ³ V2 обеспечивается нормальное формование, при V3 >> V2 наблюдается сильное обезвоживание слоя заготовки, непосредственно примыкающего к форме, при V3 < V2 – сильное размачивание всей заготовки. В любом случае V1 < V2.
Обычно скорость формования (скорость нарастания стенки заготовки) составляет 1 – 2 мм/мин. По мере набора массы ее величина уменьшается, особенно если на стенке формы образуются плотные слои. В диапазоне пористости 10 – 20% скорость формования может изменяться в 50 раз. Особенно резко она падает, когда пористость оказывается менее 12 – 14%.
Отводу воды из шликера способствует изменение химического состава гипса до дигидратного состояния (CaSO4×2H2O).
Время набора массы заготовки может меняться от 1 до 60 минут. Для повышения скорости диффузии жидкости в форме и соответственно скорости отвода ее из шликера наружную поверхность формы обдувают теплым воздухом. На промышленных стендах и автоматических установках для ускорения отвода жидкости используют центрифугирование.
Для облегчения процесса формования шликер подогревают до 50 – 60 оС или создают небольшое разрежение. Иногда прибегают к вибрационному воздействию с частотой 3 – 6 кГц. Действие нагрева может оказаться неоднозначным из-за возможных нежелательных химических реакций или загущения шликера.
Чтобы придать формовке минимальную прочность ее сушат вместе с формой при температуре до 100 оС. Возникающая при этом небольшая усадка (до 1%) облегчает осуществление следующего этапа процесса – извлечения заготовки из формы.
5. После извлечения заготовки из формы ее зачищают и удаляют "прибыль".
6. Окончательную сушку формовок проводят в сушильных шкафах при температуре 110 – 115 оС на воздухе. Во избежание их растрескивания нагрев должен быть равномерным.
Другими причинами растрескивания заготовок могут быть:
1. Неравномерная скорость высыхания
2. Прилипание к стенкам формы
3. Недостаточная прочность механического зацепления частиц порошка
4. Негомогенность шликера и его расслоение.
Обычно относительная плотность формовок после шликерного формования в пористых адсорбирующих формах составляет 30 – 60%.
После извлечения заготовки пористую адсорбирующую форму можно подсушить и использовать вторично. Перед этим ее нужно зачистить, что немного ухудшит ее рабочие характеристики.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 128 | Нарушение авторских прав